加气灌溉对麦秸秆还田后土壤还原性与水稻生长的影响

李 江 潘艳川 缴锡云,2 胡伟钰 刘 永

(1.河海大学农业科学与工程学院， 南京 210098; 2.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 南京 210098)

0 引言

作物秸秆含有丰富的氮、磷、钾和有机质，施加到农田中可以提高土壤养分含量、调节土壤酸碱度。合理的秸秆还田方式可以改善土壤的水、肥、气、热等状况，优化农田环境、培育地力，提高作物品质与产量[1-2]，进而带来较高的生态、经济及社会效益，利于维持农业的可持续发展。近年来我国大力发展秸秆还田制度，然而南方水田区域秸秆还田后田面水发黑变臭、土壤还原性升高的问题频频发生。有研究发现稻田淹水环境造成的低氧胁迫加之秸秆还田的作用，会促使土壤中H2S、Fe2+、Mn2+等还原性物质累积而引起毒害，造成水稻根系发黑[3]。土壤还原性物质含量反映了土壤的氧化还原状况，土壤长期处于较强的氧化还原状况，作物生长会受到危害[4]。在我国南方稻麦轮作区，小麦收获后其秸秆会直接翻埋还至田中，而麦秸秆还田会致使土壤还原性物质升高，威胁淹水环境下的水稻生长发育[5]。因此，对稻麦轮作区秸秆还田后淹灌水稻开展改善土壤还原性研究，对于维持水稻正常的生长发育具有重要意义。

微纳米气泡水中气泡的粒径为纳米级别，能够长期滞留于土壤和水体中，增加气体在水溶液中的溶解度，富集水中的活性氧。其吸附性能强，可以改善水体的淹水嫌气环境，为好氧菌落提供生存处所，从而缓解厌氧条件下氮磷物质的无序生成难题[6]。与传统的加气技术相比，微纳米气泡水有利于减小水体的扰动进而减少不必要的气体挥发。近年来微纳米加气增氧技术被广泛地应用于水质处理[7]、农业灌溉[8-9]、地下水修复[10]等方面。农业生产中加气灌溉可以有效改善土壤的通气条件，抑制土壤还原性物质的积累，为作物生长提供有益环境，提高作物产量与品质[11-17]。针对秸秆还田后南方水田出现的土壤还原性物质增多、水稻根系呼吸减弱等现象，可以尝试使用微纳米加气增氧灌溉技术来缓解这一问题。本研究以稻麦轮作区小麦秸秆还田后的淹灌水稻为研究对象，开展盆栽试验研究不同进气量的微纳米加气灌溉处理条件下稻田土壤的还原性以及水稻的生长状况，探索微纳米加气灌溉技术对秸秆还田后水稻的生长环境及生长发育的影响规律，为制定适宜的微纳米加气灌溉制度提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计与材料

本试验于2020年6—12月在江苏省南京市河海大学节水园区内(31°54′57″N、118°46′37″E)开展。试验盆采用直径56 cm、深80 cm的圆桶，圆桶四周密封，底部填有厚度5 cm的砂石反滤层，反滤层侧壁设有出水口，盆栽示意图如图1所示。试验共设6个处理(CK、ST、SO1、SO2、SO3、SO4)，每个处理3次重复，见表1。根据江苏省农民耕作习惯，将小麦秸秆以翻埋的形式与土壤进行混合施于土壤表层0～20 cm处，秸秆还田后向SO处理的盆栽内灌溉经微纳米加气设备处理形成的微纳米气泡水。水稻采用集中育秧后移栽的方式进行栽培，泡田期后每盆栽5穴，穴距和行距均为15 cm，每穴3株；泡田水量为12 cm，返青分蘖期保持5 cm的浅水层，泡田期开始保证5 mm/d的渗漏水量；泡田期施基肥300 kg/hm2(复合肥，N、P、K含量为18%、18%、18%)，返青期施尿素150 kg/hm2(CO(NH2)2，含氮量大于等于46.4%)，分蘖期施尿素75 kg/hm2(CO(NH2)2，含氮量大于等于46.4%)和穗肥150 kg/hm2(CO(NH2)2，含氮量大于等于46.4%)。

供试土壤为粉砂壤土，容重1.2 g/cm3，pH值5.92，速效氮质量比47.4 mg/kg、速效磷质量比10.37 mg/kg、速效钾质量比90 mg/kg。试验采用的秸秆为小麦秸秆，经风干、粉碎至3～5 cm，其总氮质量比3.8 g/kg、总磷质量比0.66 g/kg。供试水稻为南粳9108，5月30日育秧、7月10日移栽，其生育期分为泡田期(7月2—10日)、返青期(7月11—29日)、分蘖期(7月30日—8月30日)、拔节期(8月31日—9月16日)、抽穗期(9月17—26日)、乳熟期(9月27日—10月22日)、黄熟期(10月23日—11月11日)。本试验所使用的微纳米加气设备为XZCP-K-0.55型超微米气泡发生器，其气泡粒径在200 nm～4 μm之间，气泡含率84%～90%，平均气泡上升速度4～8 mm/s。

表1 试验处理Tab.1 Details of different experiment treatments

1.2 测定项目与方法

本试验主要监测项目为土壤还原性物质以及作物生长生理指标。土壤还原性物质的监测深度为0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm和40～60 cm；测定指标为：土壤活性还原性物质含量、土壤Fe2+含量、土壤Mn2+含量。水稻生长生理指标包括：株高、叶绿素含量(Soil and plant analyzer development, SPAD)、光合参数、穗数、穗粒数、千粒质量、结实率、干物质量及产量。各测定项目及其方法见表2。

表2 试验测定项目与方法Tab.2 Details of experiment measurements

1.3 数据分析与处理

利用Microsoft Excel 2019软件对数据进行计算处理，利用Microsoft Excel 2019、Microsoft PowerPoint 2019与Microsoft Visio 2013软件进行绘图，采用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析和相关性分析，采用Duncan方法进行显著性检验(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 微纳米加气灌溉对稻田土壤还原性物质的影响

2.1.1活性还原性物质

各处理不同土层活性还原性物质含量(质量摩尔浓度)随水稻生长发育的动态变化如图2a所示，本盆栽试验土壤活性还原性物质含量在0.05～19.55 cmol/kg范围内。不同处理下各土层的活性还原性物质含量变化趋势总体一致，表现为随着时间的推移逐渐增大直至抽穗开花期后逐渐减小。水稻生育期内小麦秸秆还田不加气灌溉(ST)条件下的各土层活性还原性物质含量均高于相同时段内其他处理的含量，且随着土层深度的加深，ST与CK处理下的活性还原性物质含量最高值差异逐渐减小。可见秸秆还田对于深层土壤活性还原性物质的影响较小，对增加0～20 cm秸秆还田层土壤的活性还原性物质效果较为明显。微纳米加气灌溉处理(SO)相比于ST处理可降低土壤活性还原性物质含量，总体来看，随着进气量越大土壤活性还原性物质的降低效果越优，且各土层上SO3和SO4处理的土壤活性还原性物质含量差距较小，说明0.7 L/min和0.9 L/min进气量的微纳米加气灌溉对于麦秸秆还田后稻田土壤活性还原性物质的改善效果优于0.3 L/min和0.5 L/min，且0.7 L/min和0.9 L/min差别不大。

图3a(图中不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)，下同)为生育期内不同土层上活性还原性物质的平均含量，结果显示ST处理下各土层的活性还原性物质含量均显著高于CK处理，而加气灌溉可以显著降低秸秆还田后土壤活性还原性物质含量，并随着进气量的逐步增大，土壤活性还原性物质含量逐步降低，在SO4处理达到最低。SO4处理下0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土层活性还原性物质含量较ST处理分别降低47.71%、48.66%、46.17%和37.25%。在0～10 cm和40～60 cm土层下SO1与SO2处理对土壤活性还原性物质的影响差异不显著；除40～60 cm土层外，SO2与SO3处理下的土壤活性还原性物质含量均具有显著性差异；0～10 cm和20～40 cm下，SO3和SO4处理对土壤活性还原性物质影响的差异较为显著。

2.1.2土壤Fe2+

各土层Fe2+含量随水稻生长发育动态变化趋势见图2b，生育期内土壤Fe2+含量(质量比)在1～272 μg/kg之间变化。不同处理下各土层Fe2+含量均呈现出先上升后下降的趋势，土壤Fe2+含量最高值出现在水稻拔节期。CK和ST处理对比显示，生育期内ST处理下0～20 cm土层的土壤Fe2+含量均高于CK处理；20～60 cm土层的土壤Fe2+含量在泡田期、返青期、分蘖期与抽穗期内ST处理高于CK处理，而拔节期CK处理下的土壤Fe2+含量略高于ST处理；可见秸秆还田后还田层的土壤Fe2+含量会明显增多。加气灌溉处理下各土层Fe2+含量均会明显低于不加气灌溉处理，且随着进气量的不断增大各层土壤Fe2+含量不断降低，说明进气量越大土壤Fe2+含量越低。生育期内各土层Fe2+平均含量如图3b所示，除20～40 cm外，秸秆还田处理(ST)会显著提高土壤Fe2+含量；加气灌溉处理(SO)下各土层中Fe2+含量均显著低于不加气灌溉处理，随着进气量的逐步增大各层土壤Fe2+平均含量逐步减小；SO4处理较ST处理的Fe2+平均含量在0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土层分别降低了32.65%、56.11%、41.71%和30.35%。0～10 cm土层Fe2+含量在SO2与SO3处理下的变化不显著；10～20 cm土层SO3与SO4处理对土壤Fe2+含量影响的差异不显著；20～60 cm土层，土壤Fe2+含量在不同加气处理下的变化均具有显著性差异。

2.1.3土壤Mn2+

不同处理各土层Mn2+含量动态变化趋势总体一致(图2c)，随着时间的推移各土层Mn2+含量不断升高，尤以自水稻分蘖期后增长较快，各处理生育期内土壤Mn2+含量(质量比)在8～201 mg/kg范围。全生育期内ST处理条件下秸秆还田层(0～20 cm)的土壤Mn2+含量高于其他处理，加气处理可以降低该层各生育阶段内的土壤Mn2+含量；20～40 cm土层内，CK处理下土壤Mn2+含量在水稻生育前期低于其他处理，而在水稻生育后期该土层内土壤Mn2+含量高于其他处理；40～60 cm土层内，CK与ST处理下土壤Mn2+含量的差异不大，SO处理下土壤Mn2+含量低于ST与CK处理。由图2c可知，加气灌溉可以降低土壤Mn2+含量，尤其是在水稻生育后期这种降低效果较为显著。生育期内各土层Mn2+平均含量如图3c所示，除40～60 cm土层CK处理与ST处理对于土壤Mn2+含量的影响变化不显著外，同一土层内各处理下的土壤Mn2+平均含量均具有显著性差异。不同处理下，生育期内各土层中Mn2+平均含量由大到小依次为ST处理、CK处理、SO1处理、SO2处理、SO3处理、SO4处理。说明随进气量的逐步增大各土层Mn2+含量逐渐降低，SO4处理与ST处理相比，0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土层中土壤Mn2+平均含量分别降低了39.30%、42.76%、29.67%和28.03%。

2.2 微纳米加气灌溉对水稻生长指标的影响

不同时间段各处理下水稻株高生长动态变化见图4a，各处理下水稻株高动态表现出相同的趋势，均随着时间的推移不断增大，并在后期趋于稳定水平。CK处理与ST处理下株高生长的变化没有显著性差异，整个生育期内SO3和SO4处理会偶尔对株高的生长有抑制作用，但在生育后期各处理下水稻株高并无显著性差异，成熟后本试验的水稻株高在86 cm左右。图4b为水稻茎蘖数的动态变化，在水稻生长前期CK、ST、SO1、SO2、SO3处理下水稻茎蘖数差异不显著，水稻生长后期ST处理下的茎蘖数显著低于CK处理，但在水稻生长末期(乳熟期)SO1、SO2、SO3处理可以提高秸秆还田后的水稻茎蘖数，SO2处理下最终茎蘖数最多，但与SO1和SO3处理的差异不显著；整个生育期内SO4处理下水稻茎蘖数明显低于其余处理。SPAD是表示植物叶片叶绿素含量相对值的一个无量纲数值，SPAD越大表示叶绿素含量越高，图4c为不同生育阶段各处理下水稻剑叶SPAD，生育期内本试验中水稻剑叶SPAD在44～52之间，SPAD在水稻抽穗期时最高、乳熟期时最低，各处理对SPAD的影响不显著。

2.3 微纳米加气灌溉对水稻光合作用的影响

2.3.1气孔导度

图5a为不同处理下水稻在各生育阶段的气孔导度，相较于无秸秆还田处理(CK)，各个秸秆还田处理均能增加水稻在所有生育阶段内的气孔导度。除灌浆期SO4处理外，各秸秆还田处理在全生育期内与CK处理的差异均呈显著性水平。同时，ST、SO2、SO3和SO4处理下水稻气孔导度均随时间的推移逐渐降低，而CK与SO1处理下的水稻气孔导度从分蘖期升高至拔节期达到最大后开始逐渐降低。秸秆还田条件下，分蘖期与抽穗期SO1处理下的水稻气孔导度与其他处理下的气孔导度具有显著性差异；拔节期各处理之间没有显著性差异；灌浆期SO4处理与其他处理具有显著性差异。对比各加气灌溉处理可以发现，在分蘖期和抽穗期进气量自0.3 L/min增大到0.7 L/min时水稻气孔导度逐渐增大，0.9 L/min进气量下气孔导度开始降低；拔节期在0.9 L/min进气量下的水稻气孔导度最大；灌浆期水稻气孔导度的最大值出现在进气量为0.5 L/min处理；说明不同时期进气量对于水稻气孔导度的影响不一致。

2.3.2蒸腾速率

水稻不同生育阶段各处理下的蒸腾速率如图5b所示，与气孔导度结果一致，ST处理下水稻蒸腾速率远高于CK处理，说明秸秆还田加速了水稻的蒸腾作用。CK处理与ST处理下水稻拔节期的蒸腾速率最高，而SO处理下水稻分蘖期的蒸腾速率高于其他时期。除抽穗期外，秸秆还田后加气灌溉会降低水稻的蒸腾速率，尤其是在分蘖期各个加气灌溉处理(SO)与不加气处理(ST)的蒸腾速率差异均具有显著性，可见加气灌溉降低了分蘖期水稻的蒸腾速率；拔节期ST处理与SO1处理的水稻蒸腾速率差异显著；灌浆期ST、SO3、SO4处理之间的水稻蒸腾速率具有显著性差异。本试验结果显示，虽然微纳米加气灌溉降低了秸秆还田后水稻的蒸腾速率，但仍高于CK处理下的水稻蒸腾速率。

2.3.3净光合速率

图5c为不同生育阶段各处理下的水稻净光合速率。秸秆还田后(ST处理)水稻在分蘖期与灌浆期的净光合速率较CK处理显著提高，而拔节期与抽穗期CK处理与ST处理下净光合速率没有显著性差异。在秸秆还田条件下，加气灌溉处理(SO)的水稻在分蘖期、拔节期和抽穗期光合速率均高于不加气灌溉处理(ST)，且在水稻分蘖期和拔节期SO3、SO4处理与ST处理的差异呈显著性水平。随着进气量从0 L/min增长至0.7 L/min，水稻在分蘖期、拔节期和抽穗期光合速率逐渐提高，同时进气量为0.9 L/min(SO4处理)和0.7 L/min(SO3处理)时水稻在各个生育阶段的光合速率差异性很小。SO3处理下的水稻在分蘖期、拔节期和抽穗期光合速率均高于同时期其他处理下的光合速率，其较ST处理分别高11.2%、11%、23.28%，较CK处理分别高23.54%、11.42%、21.48%；SO2处理下的水稻在灌浆期的光合速率高于其他处理，较ST、CK处理分别高2.89%和36.76%。

2.3.4胞间CO2浓度

不同处理水稻各生育阶段胞间CO2浓度如图5d所示。各时期ST处理下水稻胞间CO2浓度均高于同时期其他处理，且均显著高于CK处理；加气灌溉(SO处理)下的水稻胞间CO2浓度低于未加气灌溉(ST处理)，但仍高于秸秆未还田条件(CK处理)。不加气灌溉处理(CK和ST处理)水稻胞间CO2浓度在拔节期达到最大值，而加气灌溉处理(SO处理)于拔节期达到最小值，结合图5c可知，加气灌溉处理下水稻在拔节期光合作用最为强烈，因此期间的胞间CO2浓度最低。对比进气量对水稻胞间CO2浓度的影响，总体来说进气量对于胞间CO2浓度没有显著性差异，仅在抽穗期各个加气灌溉处理间具有显著性差异，此处理下水稻胞间CO2浓度最高的为SO4处理，较浓度最低的SO1处理高7.94%。

2.4 微纳米加气灌溉对水稻干物质及产量的影响

收获后水稻地上干物质量在47.97～51.8 g/单穴之间，根系干物质含量在38.78%～52.12%之间(表3)；CK处理与ST处理下干物质量的差异性并不显著。本试验中SO1、SO2、SO3处理下水稻的地上干物质量高于不加气处理(CK、ST处理)，而SO4处理下的地上干物质量最低；SO处理下水稻根系干物质含量高于ST处理，并且在SO3、SO4处理下与ST处理的根系干物质含量具有显著性差异。各处理下水稻产量及其构成(表3)表明，CK与ST处理对水稻产量的影响不显著；SO处理的穗数低于ST与CK处理；但是SO处理会提升水稻的穗粒数、千粒质量、结实率以及产量，并且SO2、SO3处理下具有显著提升作用；本试验中水稻在SO3处理下的产量最高，其较CK、ST处理可分别增产19.7%和19.4%。

表3 不同处理收获后水稻干物质量及产量Tab.3 Dry matter and yield of rice under different experiment treatments

3 讨论

稻田土壤长期处于淹水环境下会造成土壤氧气不足，加之秸秆还田后秸秆在土壤中发生腐解会消耗土壤中的氧气，再度提高土壤的还原性[18]。本研究发现秸秆还田后水稻各土层的土壤还原性物质会显著升高，这与WANG等[19]研究结果一致。而微纳米加气灌溉对于降低土壤活性还原性物质含量具有显著效果，这是由于加气灌溉为土壤提供了充足的氧气，改变了土壤长期处于厌氧环境的状况[20]，从而抑制了土壤活性还原性物质的产生。水溶性Fe2+、Mn2+是土壤中活性较高的有毒还原性物质[21-22]，本研究结果显示秸秆还田会显著提高土壤中Fe2+、Mn2+含量，原因可能为秸秆在还田层通过消耗土壤中的氧气进行分解，造成了土壤长期处于厌氧条件，给Fe2+、Mn2+的累积创造了条件，且秸秆还田致使稻田土壤氧化还原电位降低，在低氧化还原电位环境下，土壤中的铁以二价态形式大量溶解于土壤溶液中，致使土壤Fe2+含量增多[23]，而加气增氧灌溉使得土壤厌氧环境有所改善，从而抑制土壤Fe2+、Mn2+的累积[24]，进而降低了土壤Fe2+、Mn2+含量。

水稻株高以及茎蘖数受作物基因、激素以及环境等因素影响[25]，本研究发现秸秆还田以及加气灌溉对水稻株高生长的影响不大，本盆栽试验的水稻株高在收获前为84～89 cm，与相同研究区水稻盆栽试验收获时的株高[26]一致。秸秆还田处理下的水稻在其生长后期茎蘖数低于CK处理，这是由于秸秆还田会在一定程度上抑制水稻的分蘖，降低水稻分蘖速度，且产生无效分蘖[27]。0.3～0.7 L/min的微纳米加气灌溉可以改善秸秆还田耕作方式下水稻生长后期分蘖受抑制的现象，而在进气量0.9 L/min的加气灌溉条件下水稻分蘖也会因秸秆还田而造成抑制，可见进气量过高时对水稻进行加气灌溉会使得茎蘖数在一定程度上减少，原因可能是为水稻输送的化学氧过多而达到氧饱和，对作物造成了氧伤害从而降低了分蘖速度和茎蘖数。秸秆还田以及加气灌溉对于水稻SPAD的影响不大，这是因为叶绿素的载体叶绿体，其数量、形状和大小主要与植物种类以及生长环境有关[28]，而秸秆还田以及加气灌溉并不影响水稻的叶绿体。

光合作用是植物形成干物质的基础[29]，水稻产量90%来自叶片的光合作用[30]，光照、水分和养分是影响作物光合速率的重要因素。本研究发现，秸秆还田条件下水稻的气孔导度、蒸腾速率、净光合速率、胞间CO2浓度都会有所提高，说明秸秆还田至土壤中对于作物光合作用具有正面效应，这与前人研究结论[31-32]一致。而加气灌溉条件下水稻的气孔导度、蒸腾速率、净光合速率、胞间CO2浓度相对于没有加气灌溉的秸秆还田作用下略有降低，但各指标值仍高于无秸秆还田处理。可以发现秸秆还田有利于水稻蒸腾速率的提升，利于水稻蒸腾作用的发生。本研究结果显示，水稻生育期内气孔导度、净光合速率和蒸腾速率随时间变化规律整体一致，均为生育前期较高，抽穗、灌浆期较低。秸秆还田条件下不同加气处理对于水稻光合作用的影响在水稻各生育期表现不一致，但是整体来看进气量0.5、0.7 L/min下的微纳米灌溉对于水稻光合作用具有正面效应。

根系是作物与外界环境发生物质、能量与信息交换的重要器官，而土壤物理、化学和生物学特性以及施肥等因素均可直接影响根系生长、分布与功能，从而影响植株地上器官的生长发育和形态组成，最终影响作物产量[33]。本试验结果显示，微纳米加气灌溉可以促进水稻根系干物质的累积，这是由于加气灌溉优化了水稻根际土壤的通气环境，促进了根系的生长。然而进气量过大亦会导致土体环境的氧含量过高，对水稻根系细胞产生一定程度的氧伤害；如进气量达到0.9 L/min时水稻根系干物质含量会有所降低，说明过高的进气量对于水稻根系干物质累积无法达到最佳的效果。受根系的影响，本试验中水稻地上干物质累积的结果与地下干物质结果一致，均为进气量0.7 L/min对于其累积效果最佳，而进气量0.9 L/min相对于0.7 L/min容易造成轻微的氧伤害使得地上干物质量降低，但是加气灌溉条件下干物质量整体高于没有加气灌溉处理。

作物产量是农业生产活动中的主要考虑因素[34]，本研究结果显示秸秆还田有利于提升水稻产量，这与何艳等[35]研究结论一致。本试验发现适宜进气量的加气灌溉能够使得秸秆还田带来的增产效果更优，也与SANG等[36]的研究结果一致。加气灌溉使得水稻穗粒数、千粒质量、结实率及产量得到提高，且进气量自0.3 L/min增大至0.7 L/min水稻产量也逐步增加；而进气量达到0.9 L/min时，水稻产量有所降低，其产量在加气灌溉处理之间为最低，说明0.9 L/min进气量对于提升水稻产量的效果有限，其原因可能是0.9 L/min进气量提供给水稻生长的氧气量超过了水稻的负荷，削弱了加气灌溉的增产效果，这也与本研究得到的0.9 L/min进气量对于水稻分蘖、光合作用及干物质积累的效果不佳的结论一致。

由以上讨论分析可知，秸秆还田后土壤还原性升高，可以利用微纳米加气灌溉来降低土壤的还原性，并且水稻也可以充分利用微纳米气泡水中的氧气促进其根系生长与光合作用，进而提升干物质与产量的累积；但进气量过大亦会造成氧气质量浓度过高，而抑制水稻的生长发育，这与周云鹏等[37]对微纳米加气灌溉条件下水培蔬菜生长发育的研究结论一致。因此，本研究综合考虑秸秆还田条件下水稻土壤的还原性以及作物生长，建议所使用的最佳微纳米进气量为0.7 L/min(溶解氧质量浓度为8.06 mg/L)。值得注意的是，本文结论是基于2020年一季水稻生长数据所得，年际间气象因素的变化可能会对水稻生长造成影响，但是盆栽试验为探索性基础试验，本文的试验结论可作为后续相关研究的参考。后续可将研究尺度从盆栽拓展为大田试验，以便为微纳米加气灌溉技术应用于稻麦轮作区小麦秸秆还田后水稻生长提供实践支撑。

4 结束语

加气灌溉能够显著改善秸秆还田后稻田土壤的还原环境，且随着进气量的逐步增大，土壤活性还原性物质含量、Fe2+含量、Mn2+含量逐渐降低；适宜进气量的微纳米加气灌溉能够促进水稻的生长发育，缓解秸秆还田带来的水稻生长前期生长受到抑制的问题，促进水稻根系生长，利于水稻干物质积累及光合作用，从而提高水稻产量；本试验条件下，进气量0.7 L/min的微纳米加气灌溉(溶解氧质量浓度为8.06 mg/L的微纳米气泡水)对于稻麦轮作区小麦秸秆还田后，农田土壤的还原性状况以及水稻生长发育的改善效果最优。